專利名稱：一種高效聚合反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體涉及一種高效聚合反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
丁基橡膠是一種高附加值的化工產(chǎn)品，但其工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)為聚合物生產(chǎn)中最復(fù) 雜的品種之一，用于工業(yè)化生產(chǎn)的核心設(shè)備——反應(yīng)器的設(shè)計和制造技術(shù)目前僅為少數(shù)國 外公司所擁有。丁基橡膠聚合反應(yīng)具有反應(yīng)速度快、溫度低、產(chǎn)物極易粘結(jié)的特點，因此，用于該 聚合反應(yīng)的反應(yīng)器需要具有換熱面積大、撤熱能力強、沒有死角等特點?，F(xiàn)有用于丁基橡膠 生產(chǎn)的聚合反應(yīng)器多采用換熱管束(管內(nèi)是冷劑和外是物料)或者列管式(管內(nèi)是物料和 外是冷劑)布置的換熱形式，由于換熱面積有限，換熱效率低，同時存在易堵的問題，使得 反映連續(xù)性差，連續(xù)反應(yīng)時間不長就要停釜清膠，因此反應(yīng)器的生產(chǎn)效率受到很大制約?，F(xiàn)有技術(shù)中，公開號為CN2670360專利號為200320107099. 2的專利為四氟乙烯懸 浮聚合釜的實用新型專利，該專利所要解決的問題是提供一種攪拌效果好，傳質(zhì)換熱效率 高，易于清理，使用壽命長的聚合釜。其特征在于在聚合釜上設(shè)清理手孔，便于及時清理和 清洗內(nèi)壁；在聚合釜體內(nèi)設(shè)置混料擋板，同時采用多組吸入式攪拌裝置，使物料混合均勻， 提高換熱效率；通過設(shè)置導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)和在冷卻水進口處設(shè)置擾流噴嘴，改善冷卻裝置的換 熱效果，最大限度防止物料結(jié)團、爆聚，此專利技術(shù)與本發(fā)明技術(shù)特征相同點少?，F(xiàn)有公開 的技術(shù)中，聚合釜內(nèi)換熱管為管束布置，物料在聚合釜內(nèi)流動不均勻(管束中心流速低，管 束邊緣流速高)，換熱效率低，管束加工難度大，聚合釜殼體加工難度大?，F(xiàn)有技術(shù)聚合釜體 積大(容積為14立方米)，投資浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的物料在聚合釜內(nèi)流動不均勻、換熱 效率低，管束加工難度大，聚合釜殼體加工難度大以及投資浪費的難題，提供一種高效聚合 反應(yīng)器，消除現(xiàn)有反應(yīng)器撤熱效率低、體積大的缺點。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的高效聚合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體[1]、換熱管[3]、軸流泵[4]、催化劑 入口 [6]、原料入口 [7]、反應(yīng)產(chǎn)物出口 [8]、冷熱劑入口 [9]和冷熱劑出口 [10]，其特征在 于所述軸流泵[4]設(shè)置在所述高效聚合反應(yīng)器的底部，其作用是加大反應(yīng)器內(nèi)的物 料在換熱管外側(cè)的流速提高傳熱效率；在所述高效聚合反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有一組環(huán)形的折流擋板[2]，其作用是提高反應(yīng)器內(nèi) 物料的湍流，提高傳熱效率；在所述高效聚合反應(yīng)器內(nèi)環(huán)形布置有所述的換熱管[3]和導(dǎo)流筒[5]，其作用是 反應(yīng)器內(nèi)物料分布均勻，傳熱效率高；
所述導(dǎo)流筒[5]的直徑與所述反應(yīng)器筒體[1]的直徑比為0. 4-0. 7，其作用是反應(yīng) 器內(nèi)物料在合適的流速下，減少反應(yīng)器的體積。在具體實施中，所述高效聚合反應(yīng)器的上下封頭可以為平板或者凸環(huán)，其作用是設(shè)備加工、安裝 和檢修方便。所述反應(yīng)器筒體[1]的直徑可以為1200mm-2000mm，高度為3000mm-6000mm，其用
是設(shè)備加工容易。所述折流擋板[2]設(shè)置在所述導(dǎo)流筒[5]外部，所述導(dǎo)流筒[5]和折流擋板[2] 之間的間隙可以為5mm-20mm ；所述折流擋板[2]與所述反應(yīng)器筒體[1]之間的間隙可以為 5mm-20mm ；相鄰兩個所述折流擋板[2]之間的間距可以為400mm-1500mm，其作用是防止反 應(yīng)器內(nèi)物料在局部的結(jié)垢，堵塞反應(yīng)器，提高反應(yīng)器的運行時間。所述催化劑入口 [6]和原料入口 [7]與所述反應(yīng)器的軸中心線成30-60度切線角 度為佳，其作用是增加反應(yīng)器內(nèi)物料分布均勻性，提高反應(yīng)產(chǎn)物的質(zhì)量。所述的相鄰兩個換熱管[3]的中心距離可以為25mm-45mm ；所述換熱管[3]可以 通過管板固定在所述反應(yīng)器內(nèi)，所述管板與換熱管的連接可以是通過管孔內(nèi)開雙槽先焊接 后脹接。這里管孔是換熱管穿過管板的孔，在管孔內(nèi)開兩個l_2mm的槽，換熱管穿過管板后 換熱管的端頭與管板平齊，在平齊處換熱管與管板焊接，焊接后再用脹管器將換熱管與管 板脹緊。在所述切線角度的條件下所述催化劑入口 [6]的最高點、原料入口 [7]的最高點 與軸流泵[4]的葉片之間的距離可以為50mm-200mm。所述冷熱劑入口 [9]、冷熱劑出口 [10]與所述封頭之間的距離可以為 150mm-200mmo所述軸流泵[4]的轉(zhuǎn)速可以為400rpm-800rpm。與現(xiàn)有技術(shù)CN2670360相比，本發(fā)明在設(shè)備結(jié)構(gòu)形式上完全不同，本發(fā)明為內(nèi)置 換熱管束環(huán)狀結(jié)構(gòu)，中間有推進攪拌槳葉，反應(yīng)物料走換熱管外，冷介質(zhì)走換熱管內(nèi)；現(xiàn)有 技術(shù)反應(yīng)器為外夾套結(jié)構(gòu)，換熱走夾套內(nèi)。其次，本發(fā)明所要解決的問題也不同與現(xiàn)有技 術(shù)，本發(fā)明要解決的問題是防止掛壁和堵塞，提高換熱效率和節(jié)省投資；現(xiàn)有技術(shù)要解決的 問題是實現(xiàn)在線清理(上部開孔)和提高傳熱效率。在實現(xiàn)提高傳熱效率的方法上兩者也 完全不同上述現(xiàn)有技術(shù)采用設(shè)備外夾套式換熱方式，通過增加夾套中換熱介質(zhì)的湍動來 改善換熱；而本發(fā)明則是通過增加反應(yīng)器內(nèi)部換熱管面積，同時增加反應(yīng)物的湍動來改善 換熱的。由于本發(fā)明下述的突出特點1、獨特的進料方式是底部進料管插入反應(yīng)器內(nèi)部，加大單位體積的換熱面積和減 少設(shè)備體積，降低投資的實現(xiàn)是通過環(huán)形布置換熱管，它的布管截面積比傳統(tǒng)方式管束布 置換熱管布管截面積大50% ；2、反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)流筒和環(huán)形布置換熱管是保證換熱均勻，折流板和導(dǎo)流筒及反應(yīng)器 外壁的間隙減少了反應(yīng)器內(nèi)的死角；3、獨特的換熱管設(shè)置位置和布置表現(xiàn)在反應(yīng)器內(nèi)靠外壁環(huán)形布置的換熱管及相 鄰換熱器之間的間距上；
4、獨特的內(nèi)外環(huán)形折流板。本發(fā)明的有益效果是(1)改變了傳統(tǒng)反應(yīng)器熱交換的方式，單位體積產(chǎn)能高，換 熱均勻，無死角；(2)通過提高換熱效率，大幅減小反應(yīng)器體積，能耗低、投資低、操作簡便； (3)適用于所有聚合過程，尤其是橡膠的生產(chǎn)。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述圖1是本發(fā)明提供的高效聚合反應(yīng)器示意2是圖1的A-A剖面3是圖1的B-B剖面圖
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明的高效聚合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體[1]、換熱管[3]、軸流泵[4]、催化劑 入口 [6]、原料入口 [7]、反應(yīng)產(chǎn)物出口 [8]、冷熱劑入口 [9]和冷熱劑出口 [10]，其中所述軸流泵[4]設(shè)置在所述高效聚合反應(yīng)器的底部，；在所述高效聚合反應(yīng)器內(nèi)設(shè) 有一組環(huán)形的折流擋板[2]；在所述高效聚合反應(yīng)器內(nèi)環(huán)形布置有所述的換熱管[3]和導(dǎo) 流筒[5]；所述導(dǎo)流筒[5]的直徑與所述反應(yīng)器筒體[1]的直徑比為0. 5。所述高效聚合反應(yīng)器的上下封頭為平板；所述反應(yīng)器筒體[1]的直徑為1600mm， 高度為4500mm ；所述折流擋板[2]設(shè)置在所述導(dǎo)流筒[5]外部，所述導(dǎo)流筒[5]和折流擋 板[2]之間的間隙為IOmm ；所述折流擋板[2]與所述反應(yīng)器筒體[1]之間的間隙為IOmm ； 相鄰兩個所述折流擋板[2]之間的間距為IOOOmm ；所述催化劑入口 [6]和原料入口 [7]與 所述反應(yīng)器的軸中心線成45度切線角度；所述的相鄰兩個換熱管[3]的中心距離為35mm ； 所述換熱管[3]可以通過管板固定在所述反應(yīng)器內(nèi)，所述管板與換熱管的連接通過管孔內(nèi) 開雙槽先焊接后脹接。這里管孔是換熱管穿過管板的孔，在管孔內(nèi)開兩個1. 5mm的槽，換熱 管穿過管板后換熱管的端頭與管板平齊，在平齊處換熱管與管板焊接，焊接后再用脹管器 將換熱管與管板脹緊。在所述切線角度的條件下所述催化劑入口 [6]的最高點、原料入口 [7]的最高點 與軸流泵[4]的葉片之間的距離為100mm。所述冷熱劑入口 [9]、冷熱劑出口 [10]與所述封頭之間的距離為180mm。所述軸流泵[4]的轉(zhuǎn)速為600rpm。上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實施方式，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本 發(fā)明公開了應(yīng)用方法和原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本 發(fā)明上述具體實施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是優(yōu)選地，而并不具有限制 性的意義。
權(quán)利要求
一種高效聚合反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體[1]、換熱管[3]、軸流泵[4]、催化劑入口[6]、原料入口[7]、反應(yīng)產(chǎn)物出口[8]、冷熱劑入口[9]和冷熱劑出口[10]，其特征在于所述軸流泵[4]設(shè)置在所述高效聚合反應(yīng)器的底部；在所述高效聚合反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有一組環(huán)形的折流擋板[2]；在所述高效聚合反應(yīng)器內(nèi)環(huán)形布置有所述的換熱管[3]和導(dǎo)流筒[5]；所述導(dǎo)流筒[5]的直徑與所述反應(yīng)器筒體[1]的直徑比為0.4 0.7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效聚合反應(yīng)器，其特征在于 所述高效聚合反應(yīng)器的上下封頭為平板或者凸環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效聚合反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)器筒體[1]的直徑為1200mm-2000mm，高度為3000mm-6000mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效聚合反應(yīng)器，其特征在于所述折流擋板[2]設(shè)置在所述導(dǎo)流筒[5]外部，所述導(dǎo)流筒[5]和折流擋板[2]之間 的間隙為5mm-20mm ；所述折流擋板[2]與所述反應(yīng)器筒體[1]之間的間隙為5mm-20mm ；相 鄰兩個所述折流擋板[2]之間的間距為400mm-1500mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效聚合反應(yīng)器，其特征在于所述催化劑入口 [6]和原料入口 [7]與所述反應(yīng)器的軸中心線成30-60度切線角度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效聚合反應(yīng)器，其特征在于所述的相鄰兩個換熱管[3]的中心距離為25mm-45mm ；所述換熱管[3]通過管板固定 在所述反應(yīng)器內(nèi)，所述管板與換熱管的連接是通過管孔內(nèi)開雙槽先焊接后脹接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在所述切線角度的條件下所述催化劑入 口 [6]的最高點、原料入口 [7]的最高點與軸流泵[4]的葉片之間的距離為50mm-200mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于所述冷熱劑入口[9]、冷熱劑出口 [10]與所 述封頭之間的距離為150mm-200mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于 所述高效聚合反應(yīng)器的上下封頭為平板或者凸環(huán)；所述反應(yīng)器筒體[1]的直徑為1200mm-2000mm，高度為3000mm-6000mm ； 所述催化劑入口 [6]和原料入口 [7]與所述反應(yīng)器的軸中心線成30-60度切線角度； 所述的相鄰兩個換熱管[3]的中心距離為25mm-45mm;所述換熱管[3]通過管板固定 在所述反應(yīng)器內(nèi)，所述管板與換熱管的連接是通過管孔內(nèi)開雙槽先焊接后脹接；在所述切線角度的條件下所述催化劑入口 [6]的最高點、原料入口 [7]的最高點與軸 流泵[4]的葉片之間的距離為50mm-200mm的相對尺寸；所述冷熱劑入口 [9]、冷熱劑出口 [10]與所述封頭之間的距離為150mm-200mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于 所述軸流泵[4]的轉(zhuǎn)速為400rpm-800rpm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高效聚合反應(yīng)器，屬于化工領(lǐng)域。本反應(yīng)器包括反應(yīng)器筒體、導(dǎo)流筒、環(huán)形布置環(huán)熱管、特殊折流擋板、軸流泵和特殊攝制的進料口。利用本反應(yīng)器可以解決聚合反應(yīng)的均勻快速換熱問題，改變了傳統(tǒng)反應(yīng)器熱交換的方式，單位體積產(chǎn)能高，換熱均勻，無死角；通過提高換熱效率，大幅減小反應(yīng)器體積，能耗低、投資低、操作簡便；而且適用于所有聚合過程，尤其是橡膠的生產(chǎn)。
文檔編號C08F210/12GK101920182SQ20091008637
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月11日
發(fā)明者丁文有, 夏少青, 段瑞, 王子宗, 肖雪軍, 胡畔, 陳茂春 申請人:中國石油化工集團公司;中國石化工程建設(shè)公司